11.3 实验：导体电阻率的测量（2）课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

岳阳县第一中学——闵佳智 新课导入 长度 直径 2.用游标卡尺或螺旋测微器测量金属丝的直径。 1.用毫米刻度尺测量金属丝的长度。 3.用伏安法测量金属丝的电阻。 电路图 限流器电路，安培表内接法 Rx A V · · 限流器电路，安培表外接法 Rx A V 分压器电路，安培表内接法 分压器电路，安培表外接法 RX A V Rx V A Rx ＜＜ RV Rx ＜＜ RV Rx＞＞RA Rx＞＞RA 01 测金属丝的长度 有效长度 测量工具：毫米刻度尺（电阻丝总长度约几十厘米，可选用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估读到0.1mm； 测量思路：测量接入电路的电阻丝有效长度，多测几次求取平均值。 02 测金属丝的直径 测量思路： 测量方法： 测量金属丝的直径d，间接得出金属丝的横截面积。 1.选刻度尺，利用累积法测直径； 2.选螺旋测微器或游标卡尺直接测量直径，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。 为减小误差， 尽量选用螺旋测微器。 如何测导体的电阻呢？ 03 测金属丝的阻值 伏安法 E S P Rx A V 控制电路 测量电路 测量思路： 测量方法： 用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R； 实验步骤 (1) 测直径:用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置 各测一次直径，求出直径平均值d。 (2) 连电路:按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。 (3) 量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。 (4) 求电阻:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置(限流式接法时调至最大位置)，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入表格内，断开开关S，求出导线电阻Rx的平均值。 (5)拆除实验电路,整理好实验器材。 04 内外接法 大内偏大，小外偏小 当 （即 )时用内接法 当　　 （即 )时用外接法 当　　 （即 )时两种接法均可 外接法 内接法 04 内外接法 若伏特表示数有明显变化， 即　　　　 用外接； 若安培表示数有明显变化， 即　　　　 用内接。 “内外接”方法的选择——试探法 V A S a b R 按内外接的方式依次连接，观察电流表、电压表示数变化情况。 05 滑动变阻器的接法 电压或电流不能从0变起、调节范围小。 U0 S R A B P Rx U0 S P Rx R A B 电路结构复杂、操作不方便、耗能多。 2.分压接法： 优点: 缺点： 电路结构简单、操作方便、耗能少。 优点: 缺点： 电压或电流能从0调节，调节范围大。 1.限流接法: 05 滑动变阻器的接法 (1)当要求电压或电流从0变起时; (2)当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时; (3)当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。（注：当两种接法均可时，一般采用限流接法。） 1.滑动变阻器的接法 (1)当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。 (2)当采用分压接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。 2.滑动变阻器的选择 以下3种情况必须用分压接法： 06 仪表选择 1.安全性原则：例如电压表与电流表不能超过量程。 2.精确性原则：例如电压表与电流表的指针偏角不能过小，应使其指针偏角不小于满偏的1/3. 3.方便性原则 4.经济性原则 08 数据处理 ②描点作出Rx的U—I图线，求斜率 (2)计算电阻率：将测得的数据、l、d的值代入电阻率计算公式。 (1)求Rx的平均值的方法： ①利用 计算，再取平均值 09 误差分析 1.直径测量。 2.长度测量。 3.电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。 4.通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热,电阻率随之变化。 10 实验视频 总结归纳 一、测量思路 二、电流表的内外接法 长度 直径 2.用游标卡尺或螺旋测微器测量金属丝的直径。 1.用毫米刻度尺测量金属丝的长度。 3.用伏安法测量金属丝的电阻。 三、滑动变阻器的选择 大内偏大，小外偏小 零起必分 滑小必分 烧表必分 试一试 (多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作错误的是( AC )． A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中 B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值 C．用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值 D．实验中应保持金属丝的温度不变 试一试 在用电压表和电流表测量某种金属丝的电阻率时，用刻度尺测得金属丝长度为60 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径为0.635 mm，两电表的示数分别如图所示（电压表量程0 〜3 V，电流表量程0 〜0.6 A）。请计算，该金属丝的电阻率是多少。 试一试 在测量金属丝电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是( D )． 新课导入 1.“伏安法”测电阻 3.“替代法”测电阻 2.“差值法”测电阻 5.“电桥法”测电阻 4.“半偏法”测电阻 20 07 电表的读数 　 读数时应使视线垂直于刻度表面，并要估读. 具体估读方法如下： 1.量程为3 V和3 A的电压表和电流表，其最小分度为0.1 V和0.1 A, 读数要估读到最小分度的十分之一.因此最后读数如果以V (A)为单位，小数点后面有两位 2.39V 0.72A 07 电表的读数 2.量程为0.6 A的电流表，其最小分度为0.02 A, 读数要估读到最小分度的二分之一.因此最后读数如果以A为单位，小数点后面有两位 0.15A 不足半格的略去，超过半格的要按半格读出 （也有的按照“靠边读边,靠中间读一半”） 07 电表的读数 3.量程为15 V的电压表，其最小分度为 0.5 V, 读数要估读到最小分度的五分之一，因此最后读数如果以V为单位，小数点后面只有一位 10.5V 0 5 10 15 V 估读法则是：将最小分度分为五等分，仍按不足半等分舍去，等于或超过半等分算一个等分。 07 电表的读数 0 ~ 0.6 A： A 0 ~ 3 A： A 读数原则：按照“1、2、5分度”进行估读 分度 读数原则 1分度 估读到下一位 2分度 估读到本位 5分度 估读到本位 0.17 0.85 0 ~ 3 V： V 0 ~ 15 V： V 1.89 9.5 二分度估读 五分度估读 01 伏安法 一、原理： 用电压表测电压 用电流表测电流 二、使用外接法还是内接法？ 三、滑动变阻器要采用限流式还是分压式? 零起必分 滑小必分 烧表必分 外接法 内接法 “大内偏大，小外偏小” (1) 限流，总电阻与待测电阻的阻值相接近的。 (2) 分压，总电阻小而额定电流大的。 02 差值法（双表法） (1)“安安法” 电流表的创新使用——测电压 条件：已知电流表A2的内阻RA2，将A2看成一个电压表使用。 利用“安安法”测电阻，没有系统误差。 A2 A1 Rx 02 差值法（双表法） (2)“伏伏法” 条件：已知电压表V2的内阻，将V2看成一个电流表使用 电压表的创新使用——测电流 利用“伏伏法”测电阻，没有系统误差。 Rx V2 V1 03 替代法 R0 Rx A S1 S2 + R0 V S1 Rx S2 P + 实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值。 利用“替代法”测电阻，没有系统误差。 用电阻箱和电流表测量 用电阻箱和电压表测量 28 04 半偏法 S1 S2 R1 R2 G 半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联电路的电流分配关系，因电流表可以读出自身的电流，故在其电流减半时，必有另一支路分掉另一半的电流，在总电流近似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等于电流表的电阻。 ①先闭合S1 ，断开S2，调节R1使电流表指针满偏. ②再闭合S2，保持电阻R1不变，调节R2使电流表指针半偏，记下R2的值，即电流表内阻。 R测＜ R真 误差分析： 29 误差分析 S1 S2 R1 R2 G 在用半偏法测电流表的内阻的实验中，当闭合开关S2时，调节R2使电流表半偏，即通过电流表的电流为 ，此时干路总电流因回路中总电阻变小而变大，即比Ig稍大，这样通过R2的电流将大于 ，因此电流表内阻的测量值小于真实值． 30 04 半偏法 V R a b S R0 P ①把电阻箱R0的阻值调到0，把滑动变阻器的触头P滑到a端 ③保持滑动变阻器触头位置不变，调节R0使电压表指针半偏，记下R0的值，即电压表内阻. ②闭合开关S，调节R使电压表指针满偏 R测>R真 误差分析： 31 误差分析 V R a b S R0 P R测>R真 误差分析： 32 05 电桥法 实验中调节电阻箱R3，当电流表中无电流通过时，A、B两点的电势相等，R1和R3两端的电压相等，设为U1。同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有： 由以上两式解得: 33 总结归纳 1.“伏安法”测电阻 2.“差值法”测电阻 用电压表测电压 用电流表测电流 零起必分 滑小必分 烧表必分 “大内偏大，小外偏小” “安安法” “伏伏法” 没有系统误差 3.“替代法”测电阻 没有系统误差 总结归纳 5.“电桥法”测电阻 4.“半偏法”测电阻 R测＜ R真 误差分析： 并联分流 串连分压 R测>R真 误差分析： 读数原则： 按照“1、2、5分度”进行估读 分度 读数原则 1分度 估读到下一位 2分度 估读到本位 5分度 估读到本位 7.电表的读数法则 $$